Vakuová pec: účel, specifikace

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-17 10:22

Technologické procesy výroby a zpracování různých materiálů často zahrnují fázi tepelné expozice. Tímto způsobem se provádí kalení, sušení při vysokých teplotách, pájení a další postupy. Ne vždy je možné taková opatření realizovat v konvenčních pecích, a to ani pro průmyslové účely. Omezení může být spojeno s nepřípustností kontaktu se vzduchem. Proto se k řešení těchto problémů používá vakuová pec, jejíž zpracování také eliminuje procesy nadměrné deformace a deformace obrobků.

Účel a rozsah vakuových pecí

Vakuové tepelné pražení se používají ve strojírenství a výrobě nástrojů, ve stavebnictví, v různých průmyslových odvětvích atd. Například při výrobě nástrojů se pomocí takové jednotky provádí operace odplyňovacích prvků, které později se staly součástmi různých zařízení. V rámci stejného směru vakuová pec umožňuje kvalitní pájení a finální utěsnění jednotlivých sekcí na deskách elektrických obvodů.

Provoz slinování je také rozšířený. S její pomocí při stavbě a výrobě potřebnéprovedení keramických výrobků, tvrdých slitin, žáruvzdorných kovových prášků atd. Samostatně stojí za zmínku hutní průmysl, který se také zajímá o operace tepelného zpracování. Například vakuová pec umožňuje provádět kalení, stárnutí a temperování slitin. Těmto úpravám lze podrobit různé oceli, bronz a hořčík.

Hlavní specifikace

Výkon konstrukce pece se často stává hlavním kritériem pro výběr modelu. V tomto případě mají instalace potenciál 3 až 20 kW. Navíc tento ukazatel v minimální míře ovlivňuje kvalitu a účinnost při tepelné expozici. Výkon se zpravidla zvyšuje s rostoucím objemem nákladu, který již závisí na rozměrech konstrukce. Takže do standardních průmyslových modelů tohoto typu naložíte v průměru od 15 do 40 kg materiálu. Existují ale i jednotky, které umožňují podávat najednou až 100 kg. Indukční tavicí pec se středními charakteristikami je schopna obsloužit až 9000 kg za jednu směnu. Pokud jde o kvalitu a účinnost dopadu uvnitř komory, měl by být zohledněn přímo teplotní rozsah. Pohybuje se od 1800 do 2000 °C.

Proces tavení

Technologie v tradičních jednotkách je založena na působení obloukového výboje. Dochází ke kontaktu mezi elektrickým proudem a směsí plynů. Dále výsledný oblouk v důsledku vysokéhokoncentrace ve vakuu poskytuje zvýšený tepelný účinek. I při nízkém výkonu dokáže vakuová oblouková pec roztavit ocelové předvalky.

V souvislosti s materiálem existují dva principy přenosu tepla. Jedná se o přímý i nepřímý dopad. V prvním případě oblouk generuje energii mezi elektrodou a obrobkem, který v této konfiguraci přijímá maximum tepla. Nepřímý ohřev zahrnuje práci se dvěma elektrodami, které působí na předmět v určité vzdálenosti. Je zřejmé, že vakuová pec s přímým přenosem tepla je účinnější, ale toleruje vyšší procento negativních faktorů tepelného zpracování.

Růdy pecí

Základním modelem konstrukce vakuové pece je oblouková struktura popsaná výše. Pomocí takového zařízení je možné obsluhovat většinu druhů složitých kovových slitin, včetně žáruvzdorných výrobků. Další variantou je indukční tavicí pec, která má nakloněný kelímek. Právě v kelímku je realizován proces přetavování materiálu naloženého do pracovní komory. Indukční princip provozu je považován za nejnákladnější na údržbu, proto se používá méně často a pouze tehdy, když je nutné pracovat se složitými kovy. Jednotka s elektronovým paprskem patří ke speciálním typům vakuových pecí. Takové zařízení produkuje na výstupu rafinované slitiny a kovové ingoty. Konstrukčně je výbavou tepelná pistole, která se pomocí nasměrujeexpozice využívá paprskové odpálení produktu.

Výhody a nevýhody vakuových pecí

Ve srovnání s konvenčními pecemi pro tepelné zpracování umožňuje vakuum vysoce účinné tepelné zpracování obrobků. Obsluha má zároveň možnost flexibilního nastavení parametrů ohřevu, což například zajišťuje vakuová indukční pec s kelímkem. Mezi výhody takových konstrukcí patří možnost získat relativně čistý kovový materiál. To znamená, že samotná technologie eliminuje nadměrnou kontaminaci pole cizími částicemi - produkty tepelného zpracování.

Pokud jde o nedostatky, jsou spojeny s nízkým zdrojem dílů, které tvoří strukturu. Nejde ani tak o chyby v materiálu jednotlivých prvků, ale o drsné podmínky, které jsou nutné k zajištění produktivního tepelného zpracování a které ovlivňují strukturu pracovních ploch. Kromě toho je pro několik podniků k dispozici vakuová pec, jejíž průměrná cena je 500–700 tisíc rublů. Vysoce kvalitní slinování a tavení je však drahé a omezuje jeho použití.

Producenti

Vakuové pece dodávají pouze velké podniky spolupracující s instituty pro návrh a vývoj průmyslových zařízení. Kvalitní jednotky tohoto typu dnes na tuzemský trh dodávají zahraniční výrobci SCHMETZ a XERION. Tyto produkty jsou orientovány jak na provádění typických tepelných operací, tak i na specializované úkoly jako napřdifúzní žíhání. Moskevský závod průmyslového vybavení, který se specializuje na výrobu vakuových elektrických pecí, nabízí také jednotky, které jsou hodné vlastností. S pomocí takového zařízení může majitel provádět temperování kovů, slinování a standardní tepelné procesy. Automatické modely nabízí závod Spetszhelezobeton Plant, který vyvíjí vysokovakuové jednotky s objemovými nakládacími komorami.

Závěr

Příklad technologie vakuového žíhání ukazuje, že nová řešení se během provozu vždy neospravedlňují. Ačkoli se stejný moskevský závod průmyslového vybavení snaží optimalizovat jednotky pro potřeby široké škály spotřebitelských podniků, vysoké náklady na vakuové tepelné zpracování pro mnoho potenciálních zákazníků činí tuto metodu nedostupnou. Odmítnutí takových pecí je způsobeno nejen jejich cenou, ale také nedostatkem potřeby získat vysoce kvalitní produkt. Pokročilé společnosti působící v high-tech odvětvích se však již bez použití takového tepelného zpracování neobejdou.